Устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка

Авторы патента:

G02F1/03 - основанные на керамике или электрооптических кристаллах, например, обладающих эффектом Поккельса или Керра (G02F 1/061 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2472194:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет) (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области квантовой электроники. Устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка содержит источник электрического напряжения, одноосный электрооптический кристалл в виде пластины х-среза с нанесенными на верхнюю поверхность ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла управляющими линейными электродами, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку. На поверхности электрооптического кристалла нанесены первое и второе поляризующие покрытия, причем первое поляризующее покрытие нанесено на нижнюю поверхность электрооптического кристалла так, что ось его пропускания составляет угол 0°<α<90° с z-осью оптической анизотропии электрооптического кристалла, а второе поляризующее покрытие нанесено на верхнюю поверхность электрооптического кристалла так, что его ось пропускания параллельна y-оси или z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла. Технический результат: снижение управляющих напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к устройствам управления параметрами оптического излучения, и может быть использовано в устройствах обработки оптической информации.

Известна электрически управляемая дифракционная решетка (Пат. США №6353690 B1, МПК⁷ G02F 1/295, опубл. 5.03.2002), включающая подложку с нанесенными на ее верхнюю и нижнюю поверхности слоями, выполненными из электрооптических материалов, первую и вторую систему управляющих линейных электродов, нанесенных на слои из электрооптических материалов и образующих дифракционные решетки. Согласно описанию изобретения электрически управляемая дифракционная решетка может быть использована в качестве устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка за счет изменения фазового профиля и диаграммы направленности при подаче управляющего электрического напряжения.

Недостатком данного устройства является сложность формирования двусторонней субмикронной проводящей топологии, высокое управляющее напряжение, обусловленное изменением только фазового профиля дифрагирующего светового пучка.

Известен пространственный оптический модулятор дифракционного типа (Пат. США №6092463, МПК⁷ G02F 1/135, опубл. 18.07.2000), включающий слой электрооптического материала, первую систему управляющих электродов, нанесенную на первую поверхность слоя электрооптического материала, образующих первую дифракционную решетку, вторую систему управляющих электродов, нанесенную на вторую поверхность слоя электрооптического материала, образующих вторую дифракционную решетку. Согласно описанию изобретения пространственный оптический модулятор дифракционного типа может быть использован в качестве устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка за счет изменения фазового профиля и диаграммы направленности при подаче управляющего электрического напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка (Хасперджер Р. Интегральная оптика: теория и технология. Пер с англ. [Текст] / Р.Хасперджер. - М.: Мир, 1985. С.170), содержащее источник электрического напряжения, x-срез одноосного электрооптического кристалла в виде пластины с нанесенными на верхнюю поверхность управляющими линейными электродами, ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку.

Недостатком данного устройства является относительно высокое управляющее напряжение, обусловленное изменением только фазового профиля дифрагирующего светового пучка.

В основу изобретения поставлена задача снижения управляющих напряжений.

Данная задача решается за счет того, что в устройстве управления амплитудным пропусканием светового пучка, содержащем источник электрического напряжения, одноосный электрооптический кристалл в виде пластины x-среза с нанесенными на верхнюю поверхность ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла управляющими линейными электродами, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку, согласно изобретению на поверхности электрооптического кристалла наносят первое и второе поляризующие покрытия, причем первое поляризующее покрытие нанесено на нижнюю поверхность электрооптического кристалла так, что ось его пропускания составляет угол 0°<α<90° с z-осью оптической анизотропии электрооптического кристалла, а второе поляризующее покрытие нанесено на верхнюю поверхность электрооптического кристалла так, что его ось пропускания параллельна y-оси или z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла.

Устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка поясняется чертежами,

где на фиг.1 изображен вид сбоку устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка, где 1 - входящий световой пучок, 2 - поляризующее покрытие, нанесенное на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, 3 - электрооптический кристалл в виде пластины, 4 - управляющие линейные электроды, ортогональные z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла, выполненные в виде встречно-штыревой структуры и образующие дифракционную решетку, 5 - поляризующее покрытие, нанесенное на верхнюю поверхность электрооптического кристалла, 6 - источник электрического напряжения,

на фиг.2 изображены зависимости отношения начальной амплитуды нулевого дифракционного максимума по уровню 0,1 при U=0 В к амплитуде дифракционного максимума, измененного электрическим напряжением U, для заявляемого устройства (штриховая линия) и прототипа (сплошная линия).

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок 1 проходит поляризующее покрытие 2, нанесенное на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, и разделяется в электрооптическом кристалле 3 на обыкновенный и необыкновенный световые пучки. В электрооптическом кристалле 3 в области зазора между управляющими электродами 4 обыкновенный и необыкновенный световые пучки приобретают различные набеги фаз, вызванные действием электрического поля, создаваемого источником электрического напряжения 6. Вследствие различия набегов фаз обыкновенного и необыкновенного световых пучков изменяется состояние поляризации светового пучка на выходе электрооптического кристалла 3 и, следовательно, амплитудное пропускание на выходе поляризующего покрытия 5, нанесенного на верхнюю поверхность электрооптического кристалла 3. Действие электрического поля также обуславливает изменение фазового профиля дифрагирующего светового пучка, вызывая дифракционное рассеяние светового пучка. Таким образом, в устройстве управления амплитудным пропусканием реализуется одновременно два механизма изменения амплитудного пропускания, что позволяет снизить управляющие напряжения.

Например. Рассмотрим устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка на основе электрооптического кристалла ниобата бария-стронция Ba_0,25Sr_0,75Nb₂O₆ толщиной 97,4 мкм. Ширина линейных управляющих электродов составляет 5 мкм, толщина - 1 мкм, зазор между электродами - 5 мкм. Ось пропускания поляризующего покрытия, нанесенного на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, составляет угол 45° с z-осью оптической анизотропии кристалла. Ось пропускания поляризующего покрытия, нанесенного на верхнюю поверхность электрооптического кристалла, параллельна z-оси оптической анизотропии кристалла. Распределение электрических потенциалов электродов имеет вид 0-U-0-U и т.д. Отношение начальной амплитуды нулевого дифракционного максимума по уровню 0,1 при U=0 В к амплитуде дифракционного максимума, измененного электрическим напряжением U, для заявляемого устройства приведено на фиг.2 (штриховая линия). Для сравнения на фиг.2 приведено аналогичное изменение амплитуды нулевого дифракционного максимума, характерное для прототипа, использующего изменение только фазового профиля дифрагирующего светового пучка (сплошная линия). Из проведенных расчетов следует, что заявляемое устройство обладает более низкими управляющими напряжениями.

Устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка, содержащее источник электрического напряжения, одноосный электрооптический кристалл в виде пластины х-среза с нанесенными на верхнюю поверхность ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла управляющими линейными электродами, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку, отличающееся тем, что на поверхности электрооптического кристалла нанесены первое и второе поляризующие покрытия, причем первое поляризующее покрытие нанесено на нижнюю поверхность электрооптического кристалла так, что ось его пропускания составляет угол 0°<α<90° с z-осью оптической анизотропии электрооптического кристалла, а второе поляризующее покрытие нанесено на верхнюю поверхность электрооптического кристалла так, что его ось пропускания параллельна y-оси или z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной оптоэлектронике. .

Устройство для регистрации вращательного электродинамического эффекта // 2428678

Изобретение относится к области физики вещества и физической оптики и может быть использовано при исследовании вращательного увлечения средой - повороту плоскости поляризации когерентного излучения одночастотного лазера непрерывного действия в среде, находящейся в поперечном направлению распространения лазерного излучения вращающемся электрическом поле.

Электрооптический дефлектор // 2418312

Изобретение относится к области приборостроения. .

Способ изготовления многофункционального интегрально-оптического элемента // 2334260

Изобретение относится к области интегральной оптики. .

Оптический модулятор сигналов сложной формы // 2324961

Изобретение относится к области оптоэлектроники. .

Электрооптический фазовый модулятор // 2248601

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к элементам поляризационной оптики, предназначенным для преобразования состояния поляризации излучения в оптических системах, и может быть использовано как в модуляционных, так и в статических поляризационных измерениях.

Оптический элемент, способ управления его спектральной характеристикой, система оптических элементов и способ управления этой системой // 2248022

Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим методам и устройствам для спектральной фильтрации оптического излучения, основанным на электрооптических кристаллах, и может быть использовано для создания электрически управляемых узкополосных фильтров с широким диапазоном перестройки по длине волны, селективных оптических аттенюаторов и модуляторов света, а также оптических эквалайзеров.

Электрооптическое светомодулирующее устройство // 2239857

Способ спектральной фильтрации оптического излучения // 2202118

Изобретение относится к оптике. .

Способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала (варианты) // 2199769

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для создания оптических фильтров. .

Фотонный матричный переключатель // 2490680

Способ усилинения магнитооптического эффекта керра с помощью фотоннокристаллических структур // 2551401

Изобретение относится к области магнитофотоники. Способ усиления магнитооптического эффекта Керра путем формирования магнитного фотонного кристалла с периодически структурированной поверхностью магнетика, при котором морфология поверхности магнитного фотонного кристалла определяется уровнем среза плотнейшей гранецентрированной кубической упаковки микросфер в плоскости <111> в пределах слоя коллоидного кристалла. Технический результат заключается в усилении меридионального магнитооптического эффекта. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ячейка поккельса для мощного лазерного излучения // 2621365

Изобретение относится к оптической технике. Сущность изобретения заключается в охлаждении электрооптического элемента ячейки Поккельса, выполненного из кристалла DKDP, до криогенных температур в оптическом криостате. Для этого электрооптический элемент присоединен посредством теплопроводящей керамической пластины к охлаждающему элементу и помещен в оптический вакуумный криостат. Техническим результатом изобретения является уменьшение оптической силы термолинзы, возникающей в устройстве, и уменьшение управляющего напряжения устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Светофильтр для защиты от лазерного излучения // 2622223

Светофильтр для защиты от лазерного излучения основан на эффекте Поккельса и включает в себя прозрачную подложку, закрепленную в пластмассовом корпусе. На подложке жестко закреплен между двумя прозрачными пластинами-электродами поляризатор из кварцевого элемента. Кварцевый элемент и электроды поджаты к подложке, закручивающейся по резьбе втулкой. Технический результат – обеспечение защиты в широком диапазоне длин волн, упрощение конструкции. 1 ил.

Многоканальный электрооптический модулятор (варианты) // 2625623

Группа изобретений относится к лазерной технике. Многоканальный электрооптический модулятор состоит из ячейки Поккельса и подключенных к ней параллельно нескольких независимых высоковольтных генераторов, формирующих колоколообразные высоковольтные импульсы с регулируемой амплитудой до четвертьволнового напряжения и длительностью менее периода обхода резонатора регенеративного усилителя. Ячейка Поккельса располагается в резонаторе регенеративного усилителя между поляризатором и одним из концевых зеркал резонатора. Приложение каждого высоковольтного импульса к ячейке Поккельса приводит к тому, что при прохождении усиленного лазерного импульса через ячейку Поккельса его линейная поляризация преобразуется в эллиптическую, чья линейная поляризационная компонента, перпендикулярная первоначальной, выводится из резонатора через поляризатор и таким образом часть энергии лазерного импульса высвобождает из резонатора, а оставшаяся часть сохраняется в резонаторе. Технический результат заключается в обеспечении возможности поэтапного высвобождения лазерной энергии из резонатора и формировании на выходе регенеративного усилителя группы импульсов с огибающими произвольной формы, отстоящих друг от друга на время, равное или кратное периоду обхода резонатора. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рабочий узел детектора импульсного терагерцового излучения // 2637182

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается рабочего узла детектора импульсного терагерцового излучения. Детектор обеспечивает детектирование терагерцового излучения путем изменения направления вектора поляризации оптического фемтосекундного импульса под действием электрического поля терагерцовой волны. Рабочий узел детектора выполнен на основе пластины, изготовленной из кристалла типа цинковой обманки с изотропными показателями преломления в оптическом и терагерцовом диапазоне частот и с величиной углов преломления оптического и терагерцового излучений, достаточных для обеспечения внутри пластины Черенковского угла между направлениями их распространения в условиях прямого облучения входной поверхности пластины терагерцовым излучением. Пластина выполнена с расположением ее поперечной плоскости среза перпендикулярно к кристаллографической оси [110] кристалла и имеет кристаллографическую ось , которая параллельна вектору поляризации терагерцового излучения, и кристаллографическую ось [001] или , которая параллельна вектору поляризации оптического импульса. Технический результат заключается в упрощении конструкции детектора и расширении диапазона длин волн лазерных источников оптических импульсов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.